CN106633565A - 一种阻燃改性塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃改性塑料，所述阻燃改性塑料包括如下组分：高分子材料混合物、复合阻燃体系、改性纳米石墨微片、抗氧剂、增韧剂、抗菌剂。其中所述高分子混合物为丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯经过共混处理得到。本发明解决了现有改性塑料的上述不足，本发明得到的阻燃改性塑料在保障韧性高、耐磨性能、以及抗冲击性能都很优异，阻燃性能优良，且能有效抑制细菌滋生。

Description

一种阻燃改性塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种阻燃改性塑料及其制备方法。
背景技术
塑料(Plastic)，是指以高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，如增塑剂、稳定剂、阻燃剂、抗菌剂、着色剂等，经加工成型的塑性(柔韧性)材料，或固化交联形成的刚性材料。塑料是20世纪的产物，自从它被开发以来，各方面的用途日益广泛。
按改性中是否发生了化学反应，可将塑料的改性方法分为物理改性和化学改性；按使用功能可分为共混增韧改性、填充增强改性、功能化改性和阻燃改性。塑料的物理改性主要通过加入其它聚合物、填料及相容剂，达到改善材料性能的目的，包括共混改性、无机粒子增强增韧改性和阻燃改性等。塑料共混物研究和应用已得到了学术界与工业界的广泛关注和迅速发展。
为了使产品达到所要求的阻燃性能或等级，传统的技术常常使用向材料体系中添加含卤素的阻燃物质，例如向体系材料中添加如溴化双酚A、溴化双酚A型环氧树脂等含溴量比较高的或含卤素量比较高的有机化学物质，这些含卤素的阻燃物质虽然阻燃性较好，但是其使用量比较大，例如在工程塑料的制备中，为了达到较好的阻燃效果，使用含溴的阻燃剂时，要保工程塑料中溴含量在20％以上，这造成产品中溴元素含量较高，而产品中卤素含量高也会带来一些不利的影响，例如在高温或燃烧时会产生难降解的有害物质如二恶英类有机卤素化学物质污染环境、影响人类及动物健康。
此外，而随着阻燃剂的添加塑料的冲击韧性和热稳定性会显著下降，同时成型加工性能受到影响，特别是在成型大制件或是薄壁制件时，容易出现缺胶、分解气痕、制件脆裂等一系列的问题。所以塑料阻燃改性，需要在保证阻燃的同时，提高材料的冲击韧性、热稳定性及流动性。
目前，我们所使用的大部分塑料制品，很多都会和人体产生密切接触。由于塑料制品平常使用中难免会接触带菌的人体、物体，因此在塑料表面可能沾染和滋生多种致病菌。
发明内容
本发明提供了一种阻燃改性塑料及其制备方法，解决了现有改性塑料的上述不足，本发明得到的阻燃改性塑料在保障韧性高、耐磨性能、以及抗冲击性能都很优异，阻燃性能优良，且能有效抑制细菌滋生。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃改性塑料，所述阻燃改性塑料包括如下重量份的组分：
其中所述高分子混合物为丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯经过共混处理得到；
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：(1-2):(1-4)；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为(8-10)：(2-5)：(0.5-1.5)。
优选的，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物；抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
优选的，所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将55-75份纳米石墨微片加入刚玉反应器中，加入5-15份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为2-3GHz，微波反应的时间为5-10s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将25-30份中间产物和8-12份聚氯乙烯加入反应装置中，超声30-40min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
优选的，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)型增韧剂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物(ASA)型增韧剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)型增韧剂中的一种或两种以上。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种阻燃改性塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备高分子材料混合物
将丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯按照质量比(2-4)：(1-3)：(0.5-1.5)均匀混合后，快速加热至105-109℃，以100-120r/min速度搅拌30-35分钟后，添加混合物质量1.5％-2％的马来酸，继续加热至113-115℃，以150-200r/min速度搅拌20-30分钟后，自然冷却至室温，即得高分子材料混合物；
(2)按照如下重量份配料：
(3)将上述所有配料在118-123℃下搅拌70-90分钟，搅拌速度为350-450r/min，使其混合均匀；
将混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度一区温度160-175℃，二区温度为180-190℃，三区温度为195-220℃，四区温度为240-255℃，五区温度为235-245℃，六区温度为215-225℃，七区温度为225-235℃，八区温度为225-230℃，主机转速为350-450r/min；挤出后冷却牵条、风干切粒，得到阻燃改性塑料。
优选的，其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：(1-2):(1-4)；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为(8-10)：(2-5)：(0.5-1.5)。
优选的，所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将55-75份纳米石墨微片加入刚玉反应器中，加入5-15份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为2-3GHz，微波反应的时间为5-10s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将25-30份中间产物和8-12份聚氯乙烯加入反应装置中，超声30-40min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
优选的，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)型增韧剂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物(ASA)型增韧剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)型增韧剂中的一种或两种以上。
优选的，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物。
优选的，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：(1)主料为制备高分子材料混合物，其拉伸强度、断裂伸长率以及抗冲击性能都很优异，通过共混处理丙烯酸树脂、脲醛树脂和聚己内酯，能够极大提升塑料的加工流变性；(2)本发明的复合阻燃体系可以保持塑料本身良好的力学性能，同时又具备良好的阻燃性能；(3)纳米石墨微片与高分子材料混合物配合，使其性能协同促进，改善了高分子材料混合物的加工性的同时，提高了复合材料的耐热性和耐腐蚀性，并赋予复合材料一定的抗静电性；(4)通过添加抗菌剂，使改性塑料具备良好的抗菌性能。
具体实施方式
实施例一
制备高分子材料混合物：
将丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯按照质量比2：1：0.5均匀混合后，快速加热至105℃，以100r/min速度搅拌30分钟后，添加混合物质量1.5％的马来酸，继续加热至113℃，以150r/min速度搅拌20分钟后，自然冷却至室温，即得高分子材料混合物；
按照如下重量份配料：
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：1:1；所述阻燃协效剂为三氧化二锑；所述热稳定剂为水滑石；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为8：2：0.5。
所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将55份纳米石墨微片加入刚玉反应器中，加入5份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为2GHz，微波反应的时间为5s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将25份中间产物和8份聚氯乙烯加入反应装置中，超声30min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)型增韧剂。
抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺。抗菌剂为氧化锌。
将上述所有配料在118℃下搅拌70分钟，搅拌速度为350r/min，使其混合均匀。
将混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度一区温度160℃，二区温度为180℃，三区温度为195℃，四区温度为240℃，五区温度为235℃，六区温度为215℃，七区温度为225℃，八区温度为225℃，主机转速为350r/min；挤出后冷却牵条、风干切粒，得到阻燃改性塑料。
实施例二
制备高分子材料混合物：
将丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯按照质量比3：2：1均匀混合后，快速加热至108℃，以110r/min速度搅拌32分钟后，添加混合物质量1.8％的马来酸，继续加热至114℃，以180r/min速度搅拌25分钟后，自然冷却至室温，即得高分子材料混合物；
按照如下重量份配料：
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1:1:2；所述阻燃协效剂为五氧化二锑；所述热稳定剂为双酚A；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为9：3：1。
所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将65份纳米石墨微片加入刚玉反应器中，加入10份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为3GHz，微波反应的时间为8s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将27份中间产物和10份聚氯乙烯加入反应装置中，超声35min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
所述增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物(ASA)型增韧剂。
抗氧剂为N-环己基-N'-苯基对苯二胺。抗菌剂为磷酸二氢铵。
将上述所有配料在120℃下搅拌80分钟，搅拌速度为400r/min，使其混合均匀。
将混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度一区温度170℃，二区温度为185℃，三区温度为200℃，四区温度为245℃，五区温度为240℃，六区温度为220℃，七区温度为230℃，八区温度为225℃，主机转速为400r/min；挤出后冷却牵条、风干切粒，得到阻燃改性塑料。
实施例三
制备高分子材料混合物：
将丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯按照质量比4：3：1.5均匀混合后，快速加热至109℃，以120r/min速度搅拌35分钟后，添加混合物质量2％的马来酸，继续加热至115℃，以200r/min速度搅拌30分钟后，自然冷却至室温，即得高分子材料混合物；
按照如下重量份配料：
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1:2:4；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为10：5：1.5。
所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将75份纳米石墨微片加入刚玉反应器中，加入15份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为3GHz，微波反应的时间为10s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将30份中间产物和12份聚氯乙烯加入反应装置中，超声40min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)型增韧剂。
抗氧剂为N,N-二仲丁基对苯二胺。抗菌剂为碳酸锂。
将上述所有配料在123℃下搅拌90分钟，搅拌速度为450r/min，使其混合均匀。
将混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度一区温度175℃，二区温度为190℃，三区温度为220℃，四区温度为255℃，五区温度为245℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为230℃，主机转速为450r/min；挤出后冷却牵条、风干切粒，得到阻燃改性塑料。
经测试，本发明各实例中的阻燃改性塑料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表(样条尺寸为45mm*120mm*5mm)后的各技术指标如下：
由上表可知，本发明得到的产品力学性能好，阻燃性优越，具有较强的抗菌性能。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃改性塑料，所述阻燃改性塑料包括如下重量份的组分：
高分子材料混合物 75-89份
复合阻燃体系 8-10份
改性纳米石墨微片 0.2-0.6份
抗氧剂 0.5-1.5份
增韧剂 1-3份
抗菌剂 0.5-0.8份；
其中所述高分子混合物为丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯经过共混处理得到；
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：（1-2）:（1-4）；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为（8-10）：（2-5）：（0.5-1.5）。
2.如权利要求1所述的阻燃改性塑料，其特征在于，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物；抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
3.如权利要求1所述的阻燃改性塑料，其特征在于，所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将55-75份纳米石墨微片加入刚玉反应器中， 加入5-15份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为2-3GHz，微波反应的时间为5-10s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将25-30份中间产物和8-12份聚氯乙烯加入反应装置中，超声30-40min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
4.如权利要求1所述的阻燃改性塑料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)型增韧剂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物(ASA)型增韧剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)型增韧剂中的一种或两种以上。
5.一种阻燃改性塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备高分子材料混合物
将丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯按照质量比（2-4）：（1-3）：（0.5-1.5）均匀混合后，快速加热至105-109℃，以100-120r/min速度搅拌30-35分钟后，添加混合物质量1.5%-2%的马来酸，继续加热至113-115℃，以150-200r/min速度搅拌20-30分钟后，自然冷却至室温，即得高分子材料混合物；
（2）按照如下重量份配料：
高分子材料混合物 75-89份
复合阻燃体系 8-10份
改性纳米石墨微片 0.2-0.6份
抗氧剂 0.5-1.5份
增韧剂 1-3份
抗菌剂 0.5-0.8份；
（3）将上述所有配料在118-123℃下搅拌70-90分钟，搅拌速度为350-450r/min，使其混合均匀；
将混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度一区温度160-175℃，二区温度为180-190℃，三区温度为195-220℃，四区温度为240-255℃，五区温度为235-245℃，六区温度为215-225℃，七区温度为225-235℃，八区温度为225-230℃，主机转速为350-450r/min；挤出后冷却牵条、风干切粒，得到阻燃改性塑料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：（1-2）:（1-4）；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为（8-10）：（2-5）：（0.5-1.5）。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米石墨微片按照以下工艺进行制备：按重量份将55-75份纳米石墨微片加入刚玉反应器中， 加入5-15份硅烷偶联剂后置于微波设备中进行微波反应，其中微波反应的频率为2-3GHz，微波反应的时间为5-10s，反应结束后经抽提、干燥得到中间产物；将25-30份中间产物和8-12份聚氯乙烯加入反应装置中，超声30-40min，固化得到所述改性纳米石墨微片。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)型增韧剂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物(ASA)型增韧剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)型增韧剂中的一种或两种以上。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物。
10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
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